LI NÓI U
LI NÓI U
Ngày
Ngày nanay,y, s bùns bùngg n ca khoa hc k thut òi hi chúnn ca khoa hc k thut òi hi chúngg ta phi nta phi ngg dndngg nhn
nhngg côncôngg nnggh mih mi,, hin i vhin i vàào sn xut vo sn xut vàà i sni sngg t c hiu qu cao t c hiu qu cao nht.
nht. N Nhnhngg ththàành tu nh tu ca khca khoa hc k oa hc k thut tiên thut tiên tin ltin lààm thm th ggii ca chúnii ca chúngg ta ãta ã vvàà anangg nngàygày mt thamt thayy ii,, vn minh vvn minh vàà hin i hn. S phát trin ca k thuthin i hn. S phát trin ca k thut in t ã to ra h
in t ã to ra hàànngg lot nhnlot nhngg thit b vi các c im ni bt nh s chính xácthit b vi các c im ni bt nh s chính xác cao
cao,, tc nhanhtc nhanh,, ggn nh ln nh làà nhnnhngg yyu t rt cn thitu t rt cn thit gógó p phn cho hot n p phn cho hot ngg caca con n
con nggi t hiu qu cao.i t hiu qu cao.
K
K thut vi iu khin hin na thut vi iu khin hin nayy rt phát trinrt phát trin,, nnóó c nc ngg dndngg vvàào rt nhiuo rt nhiu
lnh vc sn xut côn
lnh vc sn xut côngg nngghiphip,, t nt ngg hhóóaa,, trontrongg i sni sngg vvàà còn nhiu lnh vccòn nhiu lnh vc khác na. So vi k thut s thì k thut vi iu khin nh
khác na. So vi k thut s thì k thut vi iu khin nh ggn hn n hn rt nrt n hiu dhiu do no nóó c tích hp li v
c tích hp li vàà ccóó kh nnkh nngg lp trình c iu khin.lp trình c iu khin. N Nên rt tin dnên rt tin dngg vvàà c n
c ngg. . Các b vCác b vi iu i iu khin theo khin theo thithi ggian cùnian cùngg vi s phát trin ca cônvi s phát trin ca côngg nngghh bán dn ã tin trin rt nhanh
bán dn ã tin trin rt nhanh,, t các b vi iu khin 4 bit nt các b vi iu khin 4 bit n ggin n các b viin n các b vi iu khin 32 bit
iu khin 32 bit,, ri sau nri sau nàyày llàà 64 bit. in t an64 bit. in t angg tr thtr thàành mt nnh mt ngàgành khoa hcnh khoa hc a nhim v. in t ã áp n
a nhim v. in t ã áp ngg c nhnc nhngg òi hi khônòi hi khôngg nnggnngg nhnnhngg yyêu cuêu cu cn thit tron
cn thit trongg hot nhot ngg i sni sngg hnhngg nngàygày .. Mt tron
Mt trongg s s óó llàà nngg dndngg nhinhit k t k iin n t t vvàào sn xut vo sn xut vàà i sni sngg nhmnhm xác nh c nhit chính xác ca thit b cn
xác nh c nhit chính xác ca thit b cngg nh h thnnh h thngg c cóó nhnnhngg iuiu chnh phù hp. Chính vì th
chnh phù hp. Chính vì th,, vi nhnvi nhngg kin thc ã hc v Vi iu khin vkin thc ã hc v Vi iu khin vàà mt smt s nngghiên cu v cm bin nhit em quhiên cu v cm bin nhit em quyyt nh lt nh lààm án vm án v ³³ o và hin th nhit o và hin th nhit dùng LCD, có báo cháy
dùng LCD, có báo cháy´´
Mc dù c
Mc dù c ggnngg ho hoààn n ththàành án nhnnh án nhngg do mi ldo mi lààm quen vi Vi ium quen vi Vi iu khin nên khôn
khin nên khôngg th tránh khi nhnth tránh khi nhngg sai ssai sóót. Em mont. Em mongg ththyy cô ccô cóó nhnnhngg nhn xétnhn xét vvàà gógó p ý án c ho p ý án c hoààn thin hn.n thin hn.
Em xin chân th
Em xin chân thàành cm n!nh cm n!
Sinh
MC LC
MC LC
Trang
Trang
LI
LI NÓI
NÓI U:
U: ...
...
...
11
I. Gii thiu tài:
I. Gii thiu tài:
1.
1. Mc
Mc tiêu
tiêu ...
...
... 33
2. Ý n
2. Ý nggha
ha kho
khoa
a hc
hc ...
...
... 33
3. Phn
3. Phngg pháp n
pháp ngghiên
hiên cu
cu ...
...
... 44
II. Phân tích
II. Phân tích
1.
1. Vi
Vi iu
iu kh
khin
in 8051
8051 ...
...
... 55
a.
a. Vi
Vi iu
iu khin
khin h
h MCS-51
MCS-51 ...
...
...
...
...
... 55
b.
b. Vi
Vi iu
iu khin
khin AT89C51
AT89C51 ...
...
...
...
... ...
...
... 55
2.
2. Chí
Chíp
p ADC
ADC 0804...
0804...
... 14
14
a. Tn
a. Tngg qua
quan
n ...
...
... 14
14
b.
b. c
c im
im cu
cu to
to ...
...
... 14
14
c.
c.
K Kim
im tra
tra ADC
ADC ...
...
... 18
18
3. C
3. Cm
m bin
bin nhi
nhit LM
t LM35
35 ...
...
... 19
19
a.
a. Ng
Nguuyyên
ên lý
lý o
o ca
ca cm
cm bin ...
bin ...
... 19
19
b. Di nhit v
b. Di nhit vàà s tha
s thayy i tr khán
i tr khángg ... 19
... 19
c. Gi
c. Gii th
i thiu h
iu h LM
LM35
35 ...
...
... 20
20
d. Phi hp tín hiu v
d. Phi hp tín hiu vàà s khi phi
s khi phi gghép
hép
LM3
LM35
5 v
vi i 805
8051
1 ...
...
... 22
22
e.
e. Cm
Cm bin
bin nhit
nhit LM35DZ
LM35DZ ...
...
...
...
...
... 23
23
4. Hi
4. Hin
n th
th LCD
LCD ...
...
... 26
26
a. Mô
a. Mô t cá
t các ch
c chân L
ân LCD
CD ...
...
...
... 27
27
b. Hot n
b. Hot ngg LCD
LCD ...
...
... 29
29
5.
5. Thu
Thut
t toán
toán: : ...
...
... 32
32
a. S
a. S
thu
thut
t toán...
toán...
... 32
32
b. Thut toán phn hin th v
b. Thut toán phn hin th vàà thôn
thôngg báo
báo
nhi
nhit
t
...
...
... 33
33
6. Code chn
6. Code chngg trình
trình ...
...
... 34
34
III. Kt qu mô phng
III. Kt qu mô phng
1. S mô phn
1. S mô phngg Prot
Protues
ues ...
...
... 37
37
2.
2.
K Kt
t qu
qu ...
...
...
...
... 39
39
IV. Kt lun
IV. Kt lun
1.
1. u
u im
im ...
...
... 40
40
2.
2. N
Nhc
hc im
im ...
...
... 40
40
3.
3.Hn
Hngg phá
phát t tri
trin
n ...
...
... 40
40
NHN XÉT CA GIÁO VIÊN HNG DN
I. GII THIU TÀI:
I. GII THIU TÀI:
1.
1. Mc
Mc tiêu:
tiêu:
-- S dnS dngg cm bin nhit o c s thacm bin nhit o c s thayy i nhit ca môii nhit ca môi trn
trngg..
-- Ghép ni cm bin nhit vi b chuGhép ni cm bin nhit vi b chuyyn i tnn i tngg t s chut s chuyyn tínn tín hiu v
hiu vàào Vi iu khin.o Vi iu khin.
-- Vn dnVn dngg kin thc v Vi iu khin lp trình hin thkin thc v Vi iu khin lp trình hin th ggiá tr nhit iá tr nhit vvàà nhnnhngg cnh báo v nhit ra mcnh báo v nhit ra mààn hình LCD.n hình LCD.
-- Ng Nghiên cu nhiên cu ngg dndngg vvàào thc t.o thc t.
2
2
. . Ý
Ý ngha
ngha khoa
khoa hoc:
hoc:
-- Ngày Ngày nanayy vi s phát trin ca cônvi s phát trin ca côngg nngghip vi in thip vi in t,, k thut sk thut s,, cáccác h thn
h thngg iu khin dn dn c t niu khin dn dn c t ngg hhóóa. Vi nhna. Vi nhngg k thut tiên tin nhk thut tiên tin nh vi x lí
vi x lí,, vi mch s« c nvi mch s« c ngg dndngg vvàào lnh vc iu khino lnh vc iu khin ,, thì các h thnthì các h thngg iu khin c khí thô s
iu khin c khí thô s ,, vi tc x lí chm chp ít chính xác c thavi tc x lí chm chp ít chính xác c thayy thth bn
bngg các h thncác h thngg iu khin t niu khin t ngg vi các lnh chnvi các lnh chngg trình ã c thittrình ã c thit lp trc.
lp trc. - Tron
- Trongg quá trình sn xut các nhquá trình sn xut các nhàà mámáy,y, xí xí nngghip hin nahip hin nay,y, vn vn nhit c xem l
nhit c xem làà quan trnquan trngg vvàà c t lên hc t lên hàànngg u. m bo cho hu. m bo cho h thn
thngg llààm vic chính xác vm vic chính xác vàà hiu qu thì vic o vhiu qu thì vic o vàà hin thi nhit lhin thi nhit làà ht scht sc quan trn
quan trngg. Chún. Chúngg ta cn phi bitta cn phi bit ggiá tr nhit ciá tr nhit cóó nhnnhngg iu chnh phùiu chnh phù hp
hp,, c cóó th tránh c nhnth tránh c nhngg s vic áns vic ángg tic nh ha hon hatic nh ha hon hayy h hnh hngg hh thn
thngg. . VVàà ggiúp cho h thniúp cho h thngg kim soát nhit mt cách t nkim soát nhit mt cách t ngg m bo m bo du
duyy trì nhit thích hp vtrì nhit thích hp vàà tit kim nntit kim nngg lnlngg.. -
- áp áp nngg nhnnhngg yyêu cu t ra òi chúnêu cu t ra òi chúngg ta phi cta phi cóó nhnnhngg bin phápbin pháp c th tin h
c th tin hàành o vnh o vàà hin thhin th ggiá tr nhit cniá tr nhit cngg nh nhnnh nhngg cnh báo mtcnh báo mt cách chính xác. Chính vì th tron
cách chính xác. Chính vì th trongg án n án nàyày em ã nem ã ngg dndngg Vi iu khinVi iu khin AT89C51 v
AT89C51 vàào vic o vo vic o vàà hin th nhit hin th nhit ,, s dns dngg LCD 8 bit hin thLCD 8 bit hin th ggiá triá tr ca nhit v
3. Phng pháp nghiên cu:
3. Phng pháp nghiên cu:
-- Da vDa vàào nhno nhngg kin thc ã hc v Vi iu khin AT 89C51kin thc ã hc v Vi iu khin AT 89C51,, gghép nihép ni vi các thit b n
vi các thit b nggoi vi mô phnoi vi mô phngg mch o vmch o vàà hin th nhit .hin th nhit .
-- S dnS dngg cm bin nhit LM35 nhncm bin nhit LM35 nhn ggiá tr nhit di dniá tr nhit di dngg tntngg t t môi trn
t t môi trngg vvàà s dns dngg b chub chuyyn i ADC 0804 chun i ADC 0804 chuyynn ggiá tr nhniá tr nhn c t LM35 th
c t LM35 thàành tín hiu s 8 bitnh tín hiu s 8 bit ggi i vvàào Vi iu ko Vi iu khin 89C51.hin 89C51.
-- K K t hp vi nt hp vi nggôn ôn nngg lp trình m lp trình màà â â yy em chn lem chn làà C C vvàà phn mmphn mm K
II. PHÂN TÍCH
1. Vi iu khin 8051(AT89C51)
a . Vi iu khin h MCS -51
MCS-51 là h vi iu khin do hãng I NTEL sn xut vào u nhng nm 80 và ngày nay ã tr thành mt chun trong công nghip. Bt u t IC tiêu biu là 8051 ã cho thy kh nng thích hp vi nhng ng dng mang tính iu khin. Vic x lí trên byte và các phép toán s hc cu trúc d liu nh c thc hin bng nhiu ch truy xut d liu nhanh trên RAM ni. Tp lnh cung cp mt bn tin dng ca nhng lnh s hc 8 bit gm c lnh nhân và lnh chia. Nó cung cp nhng h tr m rng on-chip dùng cho nhng bin 1 bit nh là kiu d liu riêng cho phép qun lí và kim tra bit trc tip trong iu khin và nhng h thng logic òi hi x lí lun lí.
Bng so sánh các IC trong h MCS-51 : TÊN LINH KIN BNH CHNG TRÌNH ON CHIP B NH D LIU ON CHIP TIMER 8051 4 K B MROM 128 Bytes 2 8031 0 K B 128 Bytes 2 8751 4 K B EPROM 128 Bytes 2
8951 4 K B Flash ROM 128 bytes 2
8052 8 K B MROM 256 Bytes 3
8032 0 K B 256 Bytes 3
8752 8 K B EPROM 256 Bytes 3
8952 8 K B Flash ROM 256 Bytes 3
b
. Vi iu khin AT89C51
Vi iu khin 8051 thuc h vi iu khin MCS-51, là mt b x lý 8 bit, có ngha là CPU ch có th làm vic vi 8 bit d liu ti mt thi im. D liu ln hn 8 bit s c chia thành d liu 8 bit x lý.
Mt s c im chính ca 8051: - 4K bytes ROM trong
- 128 bytes RAM trong - 4 cng I/O 8-bit
- 2 b nh thi 16 bit - Giao din ni tip
- Qun lý c 64K b nh code bên ngoài
- Qun lý c 64K b nh d liu bên ngoài S
khi
Cu to chân
Ty theo kh nng (v kinh t, k thut, «) m cc nh sn xut cc sn phm ng dng c th chn mt trong 3 kiu chn do ATMEL a ra.
Mô t chc nng ca các chân
+ Chân Vcc : áp ngun. + Chân GND : t.
+ Port 0 : là mt port I/O 8-bit hai chiu, cc máng h. K hi xut ra, mi chân port có th lái 8 u vào TTL. Nu ghi các mc 1 ra các chân port thì các chân n ày
Port 0 cng có th c cu hình thành mt bus multiplex gia a ch thp và d liu khi truy cp chng trình hay d liu t bên ngoài. Trong ch này, port 0 có in tr pullup ni.
Port 0 cng nhn các byte mã chng trình khi lp trình Flash và xut ra mã chng trình khi kim tra, khi ó cn có in tr pullup bên ngoài
+ Port 1 : là mt port I/O 8-bit hai chiu có pullup ni. u ra port 1 có th lái 4 u vào TTL. K hi vit các mc 1 ra các chân port thì chúng c kéo lên do có
in tr ni và có th dùng làm u vào. K hi vai trò là cng nhp, nhng chân ca
port 1 b kéo xung thp s dòng vì có ni tr kéo lên.
Hn na, P1.0 và P1.1 có th c dùng nh là u vào b m timer/counter 2 bên ngoài (P1.0/T2) và xung kích (P1.1/T2EX).
Port 1 cng nhn nhng byte a ch thp trong khi lp trình Flash và trong khi kim tra Flash .
+ Port 2 : là mt port I/O 8-bit hai chiu có pullup ni. u ra port 2 có th lái 4 u vào TTL. K hi vit các mc 1 ra các chân port thì chúng c kéo lên do có
in tr ni và có th dùng làm u vào. K hi vai trò là cng nhp, nhng chân ca
Port 2 phát byte a ch cao trong khi nhn lnh t b nh chng trình ngoài và trong lúc truy xut n b nh d liu ngoài mà có s dng a ch 16 bit (MOVX A, @DPTR). Trong ng dng này nó dùng in tr ni kéo lên mnh khi xut 1. K hi truy xut b nh d liu ngoài dùng a ch 8 bit, port 2 s phát ni dung
ca thanh ghi P2
Port 2 cng nhn byte a ch cao trong lúc lp trình Flash và trong lúc kim tra Flash.
+ Port 3 : là mt port I/O 8-bit hai chiu có pullup ni. u ra port 3 có th lái 4 u vào TTL. K hi vit các mc 1 ra các chân port thì chúng c kéo lên do có
in tr ni và có th dùng làm u vào. K hi vai trò là cng nhp, nhng chân ca
port 3 b kéo xung thp s dòng vì có ni tr kéo lên.
Port 3 cng có nhng chc nng ca h MSC-51 c lit kê bng sau:
BIT TÊN A CHBIT CHC NNG THAY TH
P3.0 RXD B0H Nhn d liu cho port ni t ip P3.1 TXD B1H Truyn d liu cho port ni tip
P3.2 I NT0 B2H Ngt ngoài 0
P3.3 I NT1 B3H Ngt ngoài 1
P3.4 T0 B4H Ngõ vào t bên ngoài cho
timer/counter 0
timer/counter 1
P3.6 WR B6H Xung ghi b nh d liu ngoà i P3.7 RD B7H Xung c b nh d liu ngoài
Port 3 cng nhn vài tín hiu iu khin trong lúc lp trình Flash và trong lúc kim tra Flash.
+ RST : là ngõ vào Reset. K hi ngõ này c a lên cao (trong ít nht hai chu kì máy), các thanh ghi bên trong AT89C51 c ti nhng giá tr thích hp khi ng h thng.
+ ALE/PROG (Address Latch Enable) : ALE là xung xut cho phép cht byte a ch thp khi truy cp b nh ngoài. Chân này còn là ngõ vào ca xung lp
trình (PROG) khi lp trình Flash
Trong hot ng bình thng, ALE c phát xung vi tn s 1/6 tn s dao ng on-chip và có th c dùng nh xung thi gian chun bên ngoài. Tuy nhiên, cn chú ý là mt xung ALE s b mt khi truy cp b nh ngoài.
Có th hy b chc nng ca ALE bng cách set bit 0 ca thanh ghi v trí 8EH. Mt khi bit này c set, ALE ch tích cc khi có lnh MOVX hoc MOVC. Nu không có các lnh này thì ALE mc cao. Vic set bit 0 ca thanh ghi v trí
8EH không làm nh hng n vi iu khin khi truy cp b nh ngoài.
+ PSEN (Program Store Enable) : PSE N là xung strobe báo hiu vic c b nh chng trình ngoài, PSE N tích cc hai ln (mc thp) mi chu kì máy, ngoi tr hai xung PSE N b mt khi truy xut d liu ngoài. K hi thi hành chng trình
trong RAM ni, PSE N s mc th ng (mc cao).
+ EA/VPP (External Access) : EA là ngõ vào cho phép truy xut b nh chng trình t bên ngoài khi c ni vi G ND. K hi EA c treo lên ngun VCC,
chng trình s c thc thi trong ROM ni. Chân này cng nhn in áp 12v (VPP) trong khi lp trình Flash.
+ XTAL1 : u vào ca b khuch i dao ng o và cng là u vào n mch to xung clock ni.
Các thanh ghi chc nng (
SFR-Special
Funtion
Registers)
AT89C51 có 26 thanh ghi chc nng c thit k nh là mt thành phn ca RAM on-chip. Do ó mi thanh ghi có mt a ch ca nó, nm trong vùng t 80H n FFH. Tuy nhiên, vùng này cng là vùng b nh nên vic truy cp các thanh ghi này thông qua các lnh dùng nh v trc tip khác vi vic truy cp vùng nh dùng nh v gián tip.
Ngoài nhng thanh ghi tng t 8051, AT89C51 có thêm :
Các thanh ghi Timer 2 các bit iu khin và trng thái cha trong thanh ghi T2CO N và T2MOD cho Timer 2. Cp thanh ghi RCAP2H và RCAP2L là nhng thanh ghi Capture/Reload trong ch capture 16 bit hay ch auto-reload 16 bit.
Ký hiu Chc nng
TF2 C tr àn Timer 2, set khi Timer 2 tr àn và phi c clear bng phn mm. TF2 s không set khi RCLK = 1 hoc TCLK = 1.
EXF2 C ngoài ca Timer 2, set khi xy ra capture hoc reload do T2EX xung thp và EXE N2 = 1. Nu ngt Timer 2 c kích hot, EXF2 = 1 s làm CPU tr n ISR ca Timer 2. EXF2 phi c xóa bng phn mm. EXF2 không gây nên ngt trong ch m lên/xung (DCE N = 1).
RCLK K ích hot xung clock b thu. K hi set, các xung tr àn Timer 2 s là
xung clock cho b thu port ni tip trong mode 1 và 3. RCLK = 0
thì b thu port ni tip s dùng các xung tr àn ca Timer 1.
TCLK K ích hot xung clock b phát. K hi set, các xung tr àn Timer 2 s là
xung clock cho b phát port ni tip trong mode 1 và 3. TCLK = 0
thì b phát port ni tip s dùng các xung tr àn ca Timer 1.
EXE N2 K ích hot bên ngoài. K hi set, cho phép capture hay reload khi
T2EX xung thp (nu Timer 2 không s dng cho port ni tip). EXE N2 = 0 làm cho Timer 2 b qua các s kin trên T2EX.
TR2 K hi ng/Dng Timer 2. TR2 = 1 làm khi ng Timer 2.
C/T2 Bit la chn timer hay counter. C/T2 = 0 : timer. C/T2 = 1 : counter m s kin bên ngoài (kích cnh xung).
CP/RL2 La chn capture hay reload. CP/RL2 = 1: capture xy ra khi T2EX xung thp nu EXE N2 = 1. CP/RL2 = 0 : reload xy ra khi Timer 2 tr àn hoc khi T2EX xung thp nu EXE N2 = 1. Nu TCLK hay
RCLK = 1, bit này b b qua và timer b ép vào ch reload khi
Các thanh ghi ngt tp các bit riêng l cho phép ngt cha trong thanh ghi IE. Thit lp hai mc u tiên cho 6 ngun ngt bng cách set các bit thanh ghi IP.
B
nh d liu
AT89C51 có 256 byte b nh RAM on-chip. Trong ó, 128 byte trên có cùng a ch vi vùng thanh ghi chc nng nhng có cu to vt lý riêng bit.
K hi mt lnh truy cp mt v trí ni có a ch trên 7FH, ch a ch nó s
dng s báo cho CPU bit vùng a ch nào nó cn truy cp : RAM hay SFR. Các lnh dùng a ch trc tip s truy cp vùng SFR. Ví d nh lnh sau ây (Asembly) s truy cp SFR a ch 0A0H (port 2)
MOV 0A0H,#data
Lnh dùng a ch gián tip s truy cp 128 byte trên ca RAM. Ví d nh cng truy cp a ch 0A0H nhng gián tip thông qua R0.
MOV R0,#0A0H
MOV @R0,#data
Chú ý rng các tác v ca stack vn ã s dng a ch gián tip nên vùng 128 byte trên ca RAM rt tin dng làm vùng stack
c tính b
dao
ng
XTAL1 là u vào và u ra tng ng ca b khuch i o c dùng làm b dao ng ni on-chip. Có th dùng thch anh hay b cng hng ceramic u
c.
lái vi iu khin t ngun xung clock bên ngoài, XTAL2 phi c trng trong khi XTAL1 ni n ngun lái. K hông có yêu cu gì v duty cycle
nhng phi chú ý n thi gian ti a và ti thiu ca mc in áp cao cng nh mc in áp thp.
2
. Gii thiu chíp ADC 0804
a. Tng quan:
Các b chuyn i ADC thuc trong nhng thit b c s dng rng rãi nht thu d liu. Các máy tính s s dng các giá tr nh phân, nhng trong th gii vt lý thì mi i lng dng tng t (liên tc). Nhit , áp sut (khí hoc cht lng), m và vn tc và mt s ít trng nhng i lng vt lý ca th gii thc mà ta gp hàng ngày. Mt i lng vt lý c chuyn v dòng in hoc in áp qua mt thit b c gi là các b bin i. Các b bin i cng có th c coi nh các b cm bin. Mc dù ch c ó các b cm bin nhit, tc , áp sut, ánh sáng và nhiu i lng t nhiên khác nhng chúng u cho ra các tín hiu dng dòng in hoc in áp dng liên tc. Do vy, ta cn mt b chuyn i tng t s sao cho b vi iu khin có th c c chúng. Mt chíp ADC c s dng rng rãi là ADC 0804.
b
. c im cu to:
Chíp ADC 0804 là b chuyn i tng t s trong h các lot ADC 0800 t hãng National Semiconductor. Nó cng c nhiu hãng khác sn xut, nó làm vic vi +5V và có phân gii là 8 bít. Ngoài phân gii thì thi gian chuyn i cng là mt yu t quan trng khác khi ánh giá mt b ADC. Thi gian chuyn i c nh ngha nh là thi gian mà b ADC cn chuyn mt u vào tng t thành mt s nh phân. Trong ADC 0804 thi gian chuyn i thay i ph thuc vào tn s ng h c cp ti chân CLK và CLK I N nhng không th nhanh hn
110 micro giây. Các chân ca ADC 0804 c mô t nh sau:
1. Chân CS - chn chíp: Là mt u vào tích cc mc thp c s dng kích hot chíp ADC 0804. truy cp ADC 0804 thì chân này phi mc thp.
2. Chân RD (c): ây là mt tín hiu u vào c tích cc mc thp. Các b ADC chuyn i u vào tng t thành s nh phân tng ng vi nó và gi nó trong mt thanh ghi trong. RD c s dng nhn d liu c chuyn i u ra ca ADC 0804. K hi CS = 0 nu mt xung cao - xung - thp
c áp n chân RD thì u ra s 8 bít c hin din các chân d liu D0 - D7. Chân RD cng c coi nh cho phép u ra.
3. Chân ghi WR (thc ra tên chính xác là ³Bt u chuyn i´). ây là chân u vào tích cc mc thp c dùng báo cho ADC 804 bt u quá trình chuyn i. Nu CS = 0 khi WR to ra xung cao - xung - thp thì b ADC 0804 bt u chuyn i giá tr u vào tng t Vin v s nh phân 8 bít. Lng thi
gian cn thit chuyn i thay i ph thuc vào tn s a n chân CLK I N và
CLK R. K hi vic chuyn i d liu c hoàn tt thì chân I NTR c ép xung
thp bi ADC 0804.
4. Chân CLK IN và CLK R.
Chân CLK I N là mt chân u vào c ni ti mt ngun ng h ngoài khi
ng h ngoài c s dng to ra thi gian. Tuy nhiên 0804 cng có mt máy to xung ng h. s dng máy to xung ng h trong (cng còn c gi là máy to ng h riêng) ca 0804 thì các chân CLK I N và CLK R c ni ti mt
t in và mt in tr. Trong trng hp này tn s ng h c xác nh bng biu thc:
Giá tr tiêu biu ca các i lng trên là R = 10k ; và C= 150pF và tn s
nhn c là f = 606kHz và thi gian chuyn i s mt là 110Qs
5. Chân ngt INT (ngt hay gi chính xác hn là ³kt thúc chuyn i¶). ây là chân u ra tích cc mc thp. Bình thng nó trng thái cao và khi vic chuyn i hoàn tt thì nó xung thp báo cho CPU bit là d liu c chuyn i sn sàng ly i. Sau khi INT xung thp, ta t CS = 0 và gi mt xung cao 0 xung - thp ti chân Dly d liu ra ca 0804.
6. Chân Vin (+) và Vin (-).
ây là các u vào tng t vi sai mà Vin = Vin (+) - Vin (-). Thông thng Vin
(-) c ni xung t và Vin (+) c dùng nh u vào tng t c chuyn i
v dng s.
7. Chân VCC.
ây là chân ngun nuôi +5v, nó cng c dùng nh in áp tham chiu khi u vào Vref/2 (chân 9) h.
1 , 1
1 f !
8. Chân Vref/2.
Chân 9 là mt in áp u vào c dùng cho in áp tham chiu. Nu chân này h (không c ni) thì in áp u vào tng t cho ADC 804 nm trong di 0 n +5v (ging nh chân VCC). Tuy nhiên, có nhiu ng dng mà u vào tng
t áp n Vin cn phi khác ngoài di 0 n 5v. Chân Vref/2cdùng thc thi các
in áp u vào khác ngoài di 0 - 5v. Ví d, nu di u vào tng t cn phi là 0 n 4v thì Vref/2c ni vi +2v.
Hình 2a: Kim tra ADC 0804 ch chy t do.
Bng 2a: in áp Vref/2 liên h vi di Vin.
Vref / 2(V) Vin(V) Step Size (mV)
H * 0 n 5 5/256 = 19.53 2.0 0 n 4 4/255 = 15.62 1.5 0 n 3 3/256 = 11.71 1.28 0 n 2.56 2.56/256 = 10 1.0 0 n 2 2/256 = 7.81 0.5 0 n 1 1/256 = 3.90 Ghi chú: - VCC= 5V
- *K hi Vref /2 h thì o c ó khong 2,5V
ADC080 +5V 1 1 1 4 1 2 10 9 19 10k 1112 13 14 15 16 17 18 3 5 to Nomal ly D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 WR INTR D RD CS CLK CLK A Vref/2 Vin -Vin(+) 20 Vcc 10k
- K ích thc bc ( phân di) là s thay i nh nht mà ADC có th
phân bit c.
9. Các chân d liu D0 - D7.
Các chân d liu D0 - D7 (D7 là bít cao nht MSB và D0 là bít thp nht LSB) là các chân u ra d liu s. ây là nhng chân c m ba trng thái và d liu c chuyn i ch c truy cp khi chân CS = 0 và chân D b a xung thp. tính in áp u ra ta có th s dng công thc sau:
buoc thuoc kich
D in
out !
i Dout là u ra d liu s (dng thp phân). in là in áp u vào tng t
và phân di là s thay i nh nht c tính nh là (2 v ref /2) chia cho 256 i
vi ADC 8 bit.
10. Chân t tng t và chân t s.
ây là nhng chân u vào cp t chung cho c tín hiu s và tng t. t tng t c ni ti t ca chân Vin tng t, còn t s c ni ti t ca
chân Vcc. Lý do mà ta phi có hai t là cách ly tín hiu tng t Vin t các in
áp ký sinh to ra vic chuyn mch s c chính xác. Trong phn trình bày ca chúng ta thì các chân này c ni chung vi mt t. Tuy nhiên, trong thc t thu o d liu các chân t này c ni tách bit.
T nhng iu trên ta kt lun rng các bc cn phi thc hin khi chuyn i d liu bi ADC 0804 là:
a) Bt CS = 0 và gi mt xung thp lên cao ti chân WR bt u chuyn i.
b) Duy trì hin th chân I NTR . Nu I NTR xung thp thì vic chuyn i c hoàn tt và ta có th sang bc k tip. Nu I NTR cao tip tc thm dò cho n khi nó xung thp.
c) Sau khi chân I NTR xung thp, ta bt CS = 0 và gi mt xung cao - xung - thp n chân RD ly d liu ra khi chíp ADC 0804.
Hình 2b: Các bc chuyn i d liu
c. Kim tra ADC 0804.
Chúng ta có th kim tra ADC 0804 bng cách s dng s mch trên hình 2c. thit lp này c gi là ch kim tra chy t do và c nhà sn xut khuyn cao nên s dng. Cn phi lu ý rng trong ch kim tra chy t do thì u vào CS c ni ti t và u vào WR c ni ti u ra I NTR . Tuy nhiên, theo tài liu ca hãng National Semiconductor ³nút WR và I NTR phi c tm thi a xung thp k sau chu trình cp ngun bo m hot ng´.
3. Cm bin nhit LM35
a. Nguyên lý o ca cm
bin:
Do linh kin bán dn rt nhy cm vi nhit , nên nguyên lý ca các cm bin nhit là da trên 2 trans ni theo kiu diode. Do có s chênh lch v nhit
gia 2 trans nên có in áp chênh lnh.
in áp li ra ca LM35 t l vi nhit Celsius( 0C). Ti in dung ng ra ca Lm35 có t s cao nht cho phép là 50pF. K hi in dung ca dây o vt quá tr
s này, ngõ ra ca LM35 cn mc thêm 1 mch RC. iu này rt cn thit khi dây o gia cm bin nhit vi b bin i tng t s ADC khá dài. Ni trc tip LM35 vi b bin i ADC loi 8 bit : ADC0804 , ta có mt thit b o nhit n gin cho mt h thng t ng.
Các b cm bin nhit này áp ng s thay i nhit bng cách thay i tr kháng. Trong các b cm bin phi tuyn thì áp ng này không tuyn tính, còn trong các b cm bin nhit tuyn tính thì áp ng này tuyn tính. Các b cm bin nhit n gin và c s dng rng rãi thuc loi này gm có các h LM35 và LM34.
b
. Di nhit và s thay i tr kháng theo nhit ca LM35
Nhit (0C) Tr kháng ca cm bin (k ;)
0 29.490
25 10.000
50 3.893
75 1.700
100 0.817
Mã SP Di nhit chính xác u ra LM35A -55 C to + 150 C + 1.0 C 10 mV/F LM35 -55 C to + 150 C + 1.5 C 10 mV/F LM35CA -40 C to + 110 C + 1.0 C 10 mV/F LM35C -40 C to + 110 C + 1.5 C 10 mV/F LM35D 0 C to + 100 C + 2.0 C 10 mV/F
Bng 3b: Hng dn chn lot các cm bin nhit h LM35.
c. Gii thiu chung v h LM35
LM35 là nhng mch t hp làm thành cm bin o nhit chnh xác vi in áp ra tuyn tính vi nhit . LM35 không yêu cu bt kì s cn chnh nào t bên ngoài hoc các mch ph tr khác mà vn áp ng c chính xác cao (±1/4
-oC ti nhit phòng và ±3/4oC trên thang o t -55oC n +150oC)
c tính ca h LM35:
- Hot ng vi in áp t 4V n 30V - T l tuyn tính vi h s 10mV/1oC - Thích hp vi các ng dng iu khin Mt s thông s ca h LM35
Hình 1 và 2 là sai lch v nhit ca các loi cm bin thuc h LM35
Hình1 Hình2
Hình 1: trình bày cách o di nhit dng. K hi ó không cn in áp âm và
tr R 1 ging nh hình 4
Hình 2: trình bày cách o di nhit ln nht mà cm bin có th o c
d
. Phi hp tín hiu và s khi phi ghép LM35 vi 8051
Xét trng hp ni mt LM35 ti mt ADC 0804 S thay i tr kháng phi c chuyn thành in áp có th c s dng cho các, ADC 0804 có phân di 8 bít vi ti a 256 bc (28) và LM35 (hoc ML34) to in áp 10mV cho mi s thay i nhit 10C nên ta có th to iu kin Vin ca ADC 0804 to ra mt
Vout = 2560mV (2,56V) cho u ra u thang o. Do vy, nhm to ra Vout y
thang 2,56V cho ADC 0804 ta cn t in áp Vref /2 = 1,28V. iu này làm cho Vout
ca ADC 0804 áp ng trc tip vi nhit c hin th trên LM35 . Các giá tr ca Vref /2 c cho bng 3c.
Bng 3c: Nhit . Nhit (0C) Vin (mV) Vout (D7 ± D0) 0 0 0000 0000 1 10 0000 0001 2 20 0000 0010 3 30 0000 0011 10 100 0000 1010 30 300 0001 1110 805 ADC80 P2. P2. P1. P1. P2. D0 D7 INTR GN A Vref/ CLK CLK VCC Vin(+ Vin(-5V RD WR CS D Q Q D Q Q Set to 1.28V GN LM35 or L M 3 3 2.5 10
e.Cm
bin nhit LM35DZ:
* c im:
+ Di nhit bin i: 0 n 100 + Nhit ra thng thang o Celcius ngha là 25 C in áp ra là 0.25V
+ Tng ng 10mV/ C
+ m bo chính xác 0.5 C ti nhit 25 C.
+ Làm vic vi ngun nuôi 4V n 30V + Tr kháng ra thp 0.1 ohm vi ti 1mA +K h nng t làm nóng thp, 0.08 C trong không khí.
* Cách mc: n gin là ni chân +Vs vi ngun và chân G ND vi t chân OUTPUT ni vi chân Vin+ ca ADC0804
* S thi gian hot ng:
f
. Nguyên lý o và chuyn i tng t/s ca ADC
K hi nhit môi trng thay i s
1
làm cho tr kháng ca cm bin LM35thay i dn n in áp u vào Vin ca ADC thay i. in áp Vin vào ADC s
Ban u Ud = 0, nu Vin > Ud khi ó Ud s c cng thêm mt giá tr là
U
( .U d !U d (U , trong ó :
mV V U ref
10
256
)
2
/
(
2
! ! (ng thi giá tr b m tng thêm 1. Quá trình so sánh c nh vy n khi nào Ud =Vin thì dng. K hi ó giá tr ca b m chính là giá tr thp phân. Giá tr
thp phân này s c a qua mt b gii mã, gii mã ra nh phân ri a ra các chân AD0 AD7.
ánh giá chính xác ca phép o:
K h nng t làm nóng ca LM35DZ trong không khí là 0,1oC.
Cm bin LM35 có h s nhit là 10mV/oC, do ó sai s v nhit ca LM35DZ s là 0,5oC. K hi ó in áp u vào Vin s c làm tròn lên hoc xung .
K hi Vin i vào so sánh vi in áp Ud ca ADC, ta nhn thy rng mc in áp ca
ADC là 10mV nên sai s mà nó gây ra là 0,5mV tng ng vi giá tr nhit là 0,5oC.
Vy sai s tng cng ca h thng là 1.1oC.
Do vy nhit thc t ca ta s là : treal = to s 1,1 oC.
Phng pháp mà ta dùng ây là phng pháp vi phân bc thang.
chính xác ca ADC0804 b gii hn bi tn s ly mu (thng là 600->640K Hz) và s bít ca d liu u ra (8 bít) tng ng vi ti a là 256 mc in
áp có th chuyn i và so sánh,ngoài ra in áp a vào chân Vref/2 cng quyt
nh in áp vi phân bc thang trong phép chuyn i ca ADC. Nu in áp a vào chân này là 1.28 V thì in áp so sánh max là 2x1.28= 2.56 V kt hp vi di nhit chuyn i ca LM35DZ là t 0->100oC ( vn nh hn 255) nên mi bc in áp ng vi 2.56/256=10mV.in áp Vref/2 càng ln thì bc in áp bc thang
càng ln do ó chính xác ca phép o càng nh hay nói cách khác ta mc phi mt sai s ln hn
tng chính xác ca phép o lên ta có th dùng mt cm bin khác có chính xác cao hn, có th gim in áp a vào chân Vref/2 gim bc in áp vi
phân bc thang ca ADC, Tuy nhiên, khi bc in áp ca ADC và cm bin không ng nht thì s gây khó khn cho quá trình x lý d liu a ra khâu hin th hoc có th gây ra sai s.Tùy thuc vào phép hin th mà ngi ta có th t giá tr in áp cho chân Vref /2 sao cho hp lý.
4. Hin th LCD
Trong nhng nm gn ây LCD ang ngày càng c s dng rng rãi thay th dn cho `các èn led (các èn led 7 on hay nhiu on). ó là vì các nguyên nhân sau:
1. Các LCD có giá thành h.
2.K h nng hin th các s, các ký t và ho tt hn nhiu so vi các èn
led (vì các èn led ch hin th c các s và mt s ký t).
3. Nh kt hp mt b iu khin làm ti vào LCD làm gii phóng cho CPU công vic làm ti LCD. trong khi èn led phi c làm ti bng cpu (hoc bng cách nào ó) duy trì vic hin th d liu.
4. D dàng lp trình cho các ký t và ho. H thng trong tài này s dng LCD 16x2.
Hình 4a: S ni ghép LCD vi vk 8051
a.Mô t các chân ca LCD:
1. Chân VCC, VSS và VEE:
Các chân VCC, VSS và vee: cp dng ngun - 5v và t tng ng thì VEE c dùng iu khin tng phn ca LCD.
2. Chân chn thanh ghi RS (register select).
Có hai thanh ghi rt quan trng bên trong LCD, chân RS c dùng chn các thanh ghi này nh sau: nu RS = 0 thì thanh ghi mà lnh c chn cho phép ngi dùng gi mt lnh chng hn nh xoá màn hình, a con tr v u dòng v.v« nu RS = 1 thì thanh ghi d liu c chn cho phép ngi dùng gi d liu cn hin th trên LCD.
3. Chân c/ ghi (R/W).
u vào c/ ghi cho phép ngi dùng ghi thông tin lên LCD khi R/W =0 hoc c thông tin t nó khi R/W = 1.
4. Chân cho phép E (enable).
Chân cho phép E c s dông bi LCD cht thông tin hin hu trên chân d liu ca nó. khi d liu c cp n chân d liu thì mt xung mc cao xung thp phi c áp n chân này LCD cht d liu trên các chân d liêu, xung này phi rng ti thiu là 450ns.
ây là 8 chân d liu 8 bít, c dùng gi thông tin lên LCD hoc c ni dung ca các thanh ghi trong LCD. hin th các ch cái và các con s, chúng ta gi các mã ascii ca các ch cái t a n z, a n f và các con s t
0 - 9 n các chân này khi bt RS = 1. cng có các mã lnh mà có th c gi n LCD xoá màn hình hoc a con tr v u dòng hoc nhp nháy con tr.
Chúng ta cng s dông RS = 0 kim tra bít c bn xem LCD có sn
sàng nhân thông tin. C bn là D7 và có th c c khi R/W = 1 và RS = 0 nh sau:
Nu R/W = 1, RS = 0 khi D7 = 1 (c bn 1) thì LCD bn bi các công vic bên trong và s không nhn bt k thông tin mi nào. khi D7 = 0 thì LCD sn sàng nhn thông tin mi. lu ý chúng ta nên kim tra c bn trc khi ghi bt k d liu nào lên LCD.
b
. Hot ng ca LCD:
Hình 4b: S khe thi gian ca LCD
5. THUT TOÁN:
a. S thut toán:
S thay i nhit bên ngoài
S dng cm bin nhit(LM35) tip nhn s thay i ca nhit di dng tng t
Dùng ADC0804 bin i tín hiu tng t thành tín hiu s
Chuyn tín hiu ã c chuyn i vào vi iu khin 8051
X lý tín hiu, a ra giá tr nhit và nhng thông báo
Hin th giá tr nhit và nhng thông báo ra màn hình LCD
b
. Thut toán phn hin th và thông
báo nhit :
Nhit vào t° ADC chuyn U 8 bit nh phân LM35 chuyn t° in á U t°<=40 40<t°<=85 TB: Bình thng Bt uTB: Nguy Him TB: Cháy
S
Hin th t°
6. CODE CHNG TRÌNH:
//=======Khai bao thu vien=============== #include <regx51.h>
#include <stdio.h> #include <string.h>
//=======khai bao LCD===========
#define RS P3_5// /RS=0: ghi lnh hoc RS=1: ghi d liu #define RW P3_6//RW=0: ghi; RW=1: c
#define E N P3_7//cho phép hoc không
#define LCD_dulieu P1// a d liu vào cng P1 hoc là 0X90 //=======khai bao ADC0804=======
#define I NTR P3_0 // Chân báo xong chuyn i #define RD P3_1 // c tín hiu ã chuyn i #define WR P3_2 // Bt u chuyn i //=======Ham tao tre============
void delay _ms(int n) //To thi gian tr micr ogiay { int k ,j; for(k=0;k<n;k++) { for( j=0; j<500; j++); } }
//========Ghi lenh len LCD=========
void LCD_dieukhien(unsigned char x) //iu khin ghi lnh { RS=0; RW=0; LCD_dulieu=x; E N=1; E N=0; delay _ms(5); }
//========Ghi du lieu len LCD=======
void LCD_ ghi_dulieu(unsigned char y)//iu khin ghi d liu { RS=1; RW=0; LCD_dulieu=y; E N=1; E N=0; delay _ms(5); }
//===========Setup LCD ban dau=============== void LCD_caidat() //K hoi tao LCD
LCD_dieukhien(0x38); //s dng hai dong ma trân 5X7 LCD_dieukhien(0x0C); //bt hin th tt con tr
LCD_dieukhien(0x06); //dch con tr sang phi LCD_dieukhien(0x01); //xóa màn hinh LCD delay _ms(15);
}
//=========Chuoi can hien thi============= void LCD_chuoi(unsigned char *s)
{ while (*s) { LCD_ ghi_dulieu(*s); s++; } }
//========Hien thi gia tri nhiet do========== void Hienthi_ADC(unsigned char t)
{ unsigned char v; if(t<10) { LCD_ ghi_dulieu(t+48); } else if(t<100) { LCD_ ghi_dulieu(t/10+48); LCD_ ghi_dulieu(t%10+48); } else { v=t/10; LCD_ ghi_dulieu(v/10+48); LCD_ ghi_dulieu(v%10+48); LCD_ ghi_dulieu(t%10+48); } } //=================Main===================== void main(void) {
unsigned char gt=0; //gt là bin giá tr 8bit ADC P3_3=0;
LCD_caidat();
LCD_dieukhien(0x80);
LCD_chuoi("Phan Duc Yen DTU"); LCD_dieukhien(0xC3);
LCD_chuoi("Do an co so"); delay _ms(1000);
LCD_dieukhien(0x01); while(1)
{
WR=0; //Bt u chuyn i giá tr t ADC delay _ms(5); // To tr cp nht d liu t ADC WR=1; // K t thúc chuyn i
while(!I NTR);
RD=0; // Nhn d liu dã c chuyn i gt=P2; //a giá tr vào cng P2
LCD_dieukhien(0x06); LCD_dieukhien(0x80); { if(gt<=40) LCD_chuoi("Binh thuong "); else if(gt>40&><=85) LCD_chuoi(" Nguy hiem "); else { LCD_chuoi("Warning: Chay!!!"); P3_3=1; delay _ms(150); P3_3=0; delay _ms(50); } } LCD_dieukhien(0xC0); LCD_chuoi(" Nhiet do: "); {
Hienthi_ADC(gt); //a ra giá trn nhit LCD_ ghi_dulieu(0XDF); //K í t ° LCD_chuoi("C"); delay _ms(50); } } }
III.
KT QU MÔ PHNG:
1.
S mô phng Protues:
Hình 1: S tng quát
Hình 3: Chí ADC 4
Hình 5: LCD HD44780 Hinh 4: LM35
2
. Kt qu:
Nhit bình thng
IV. KT LUN
1. u im:
- Mch có gii nhit rng t 00C n 150 0C.
- Cm bin nhit áp ng nhanh s thay i nhit ca môi trng . - Thông báo nhit khá chính xác và nhanh chóng.
- Thích ng c trong môi trng có s chênh lch nhit cao . - Hin th bng LCD nên d dàng quan sát k c trong bóng ti.
- K h nng ng dng vào thc t cao do các linh kin d tìm kim, thi
công cng tng i n gin.
- Mch c thit k nh gn, d s dng, tin li và có th dùng nhiu loi ngun: pin, sc in thoi,« nên rt c ng.
2
. Nhc im:
- Cha hin th c giá tr nhit âm
- Tính n nh không cao khi mang i xa hay s dng trong khi ang di chuyn.
- Còn có sai s nhit o c do sai s linh kin và nhng sai s trong khi tính toán thiêt k mch nhng chp nhn c.
3. Hng phát trin:
- IC LM35 có th o nhit di t -55 n +150 nên cn phi lp trình hin th giá tr âm ca nhit , tn dng ti a kh nng ca thit b. - Mc thêm èn cnh báo và chuông thông báo ngi s dng d theo dõi và qun lý.
